(57)【要約】      （修正有）【課題】  2つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、電気的接続の信頼性および放熱特性を向上できるバンプ状接続部材の簡便な形成方法を提供する。【解決手段】第二の部材１０６上に複数のバンプ状接続部材１０５を形成し、第一の部材と第二の部材の接合前に、第一の金型にて押圧することによって全てのバンプ状接続部材の頂点の高さをほぼ均一に形成し、さらに全てのバンプ状接続部材の表面を第二の金型１０１にて押圧することによって粗面化する。【選択図】  図１
2007324211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に接合することによって、第一の部材と第二の部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材の形成方法において、
第二の部材上に前記複数のバンプ状接続部材を形成し、前記第一の部材と前記第二の部材の接合前に、全ての前記バンプ状接続部材の表面を金型にて押圧することによって粗面化することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項２】
前記押圧により、前記バンプ状接続部材の高さをほぼ均一に形成することを特徴とする請求項１に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項３】
相互に接合することによって、第一の部材と第二の部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材の形成方法において、
第二の部材上に前記複数のバンプ状接続部材を形成し、前記第一の部材と前記第二の部材の接合前に、タンピングツールにて押圧することによって全ての前記バンプ状接続部材の頂点の高さをほぼ均一に形成し、さらに前記全ての前記バンプ状接続部材の表面を金型にて押圧することによって粗面化することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項４】
前記金型の押圧面はヘアライン仕上げされていることを特徴とする請求項1または請求項３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項５】
前記金型の押圧面は網目模様が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項６】
前記金型の押圧面を機械加工により粗面化することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項７】
前記金型の押圧面をシボ加工により粗面化することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項８】
前記金型の押圧面をブラスト処理により粗面化することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項９】
前記バンプ状接続部材の表面を加熱しながら押圧することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【請求項１０】
前記バンプ状接続部材の表面に超音波振動を印加しながら押圧することを特徴とする請求項１または請求項３に記載のバンプ状接続部材の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うためのバンプ状接続部材の形成方法に係わり、特に電気的および熱的接続の信頼性向上に関する。
【背景技術】
【０００２】
2つの接合基板の電気的もしくは熱的接続を行うためのバンプ状接続部材（以下、「バンプ」と呼称する）としては、パッシベーション膜としてのSiO2、SiNなどの膜を形成し、パターニングした後、アルミ電極上に密着向上層としてのTi、Cu、Wなどの材質からなるバリヤメタルを通常1〜3層設け、その後、その上にフォトリソ工程によってレジストパターンを形成した後、金を電解メッキによって成長させて形成するメッキバンプがある。特許文献１では、このメッキバンプによって、バンプ表面を表面粗さRa0.1μm〜3μmの微小凹凸が連続する面となるように形成し、IC実装時の接続抵抗値を低下させることが開示されている。しかし、メッキバンプを形成するためには、複数回にわたる真空成膜と露光・現像工程が必要であり、またバンプを設けるパッド部のパターン変更の度にフォトマスクの変更も必要である。また基板上のバンプ数が少ない場合は、成膜・フォトリソ工程は減らないため、特に１バンプあたりのコストが高くなる。
【０００３】
このような背景から、近年では、ワイヤーボンディングを応用したスタッドバンプが注目を集めている。スタッドバンプは、キャピラリーと呼ばれるセラミックからなる管を通して出されたワイヤー先端部に、アーク放電にボールを形成した後、このボール部を基板上のパッド部に熱あるいは超音波を併用して接合し、キャピラリーを上昇させカットクランパーでワイヤーをつかみ、引っ張り応力によってワイヤーを破断させ、パッド上にボール部分のみを残すことによって形成される。このスタッドバンプは、メッキバンプ形成時に必要とするような真空成膜装置や露光装置を必要とせず、また基板上のパッド部のパターン変更に対しても、ワイヤーボンダーのデータ変更だけで対応できる。
【０００４】
図5に従来のスタッドバンプのレベリングをする様子を示す。図5に示すように、スタッドバンプ505は頭頂部が平坦でないため、電気的接続を行うには、タンピングツール501を用いて各々のバンプ505に荷重を加え、バンプ頭頂部を平坦化してバンプ高さを均一にするレベリングが一般的に行われている。
【特許文献１】特開2002-324819号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図6に従来のタンピングツールの押圧面の平面図およびA-A'断面図、図7に従来のバンプレベリング後、バンプを介して二つの部材を圧着接合する様子を示す。
【０００６】
図7に示すように、従来、第一の部材にバンプを形成し、バンプを介して二つの部材を電気的もしくは熱的に接合する場合、以下に述べる課題があった。
【０００７】
図5の従来のタンピングツールを用いてバンプをレベリングすると、図7（a）に示すように、其々のバンプ704'の表面は平坦化されて高さはほぼ均一となる。しかし、このバンプ704'おいて、部材702・705との接合方向および当該方向に対して垂直な方向の断面形状がそれぞれ異なっている。さらに、バンプ704'が第一の部材702との圧接の際に変形する部位の体積も異なっている。これらが原因となって、バンプ704'を介して第一の部材702と第二の部材705を接合する際、其々のバンプ70４'に負荷される押圧荷重701に偏りが生じ、場合によっては図7（b）に示すバンプBやバンプDのように第一の部材702と未接合となる部分ができるため、十分な接合面積が得られずに電気的および熱的接続が損なわれる問題があった。また、バンプ704'の表面が平坦であるがゆえに、第一の部材702とバンプ704'が面接触するために接続抵抗が大きく、接続信頼性の観点からは好ましくない。
【０００８】
そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、相互に接合することによって、2つの部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、簡便に電気的接続の信頼性および放熱特性を向上できるバンプ状接続部材の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明は、相互に接合することによって、第一の部材と第二の部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、第二の部材上に前記複数のバンプ状接続部材を形成し、前記第一の部材と前記第二の部材の接合前に、全ての前記バンプ状接続部材の表面を金型にて押圧することによって粗面化することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法を提供するものである。また、前記押圧により、前記バンプ状接続部材の高さをほぼ均一に形成することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法を提供することである。また、相互に接合することによって、第一の部材と第二の部材間の電気的もしくは熱的接続を行うための複数のバンプ状接続部材において、
第二の部材上に前記複数のバンプ状接続部材を形成し、前記第一の部材と前記第二の部材の接合前に、第一の金型にて押圧することによって全ての前記バンプ状接続部材の頂点の高さをほぼ均一に形成し、さらに前記全ての前記バンプ状接続部材の表面を第二の金型にて押圧することによって粗面化することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法を提供するものである。また、前記金型の押圧面はヘアライン仕上げされていることを特徴とする。あるいは、前記金型の押圧面は網目模様が形成されていてもよい。また、前記金型の押圧面を機械加工により粗面化することを特徴とするバンプ状接続部材の形成方法を提供するものである。また、前記金型の押圧面をシボ加工あるいはブラスト処理によって粗面化してもよい。さらに、前記バンプ状接続部材の表面を加熱しながら押圧すると好ましい。
【００１０】
あるいは、前記バンプ状接続部材の表面に超音波振動を印加しながら押圧すると好適である。
【発明の効果】
【００１１】
以上述べたように、本発明によれば、押圧面が粗面化された金型でバンプを押圧することにより、バンプ表面を粗面化することで、バンプを介した部材間の接合時の接続抵抗が低下して接合強度が増し、簡便に電気的および熱的接続の信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００１３】
図1に本発明の第一の実施例において、金型にて押圧することによりバンプ表面を粗面化する様子を真横から見た図を示す。同図中の101は金型、103は金型の押圧面、104金型の押圧面に形成された微小な凹凸形状、104'はバンプ表面に形成された微小な凹凸形状、105は初期状態のバンプ、106はバンプが形成された部材である。同図において、部材106に形成されたバンプ105は、金型101にて表面を押圧され（図１（a））、表面が粗面化されたバンプ105が形成される様子を示している（図1（b））。
【００１４】
また、図2に本発明に用いるバンプを押圧する金型の形状例を示す平面図および断面図を示し、押圧面の形状を表す拡大図を同図（1）および（２）に示す。同図中の201は金型、202は金型の押圧面、203は金型の押圧面に形成された微小な凹凸形状である。
【００１５】
さらに、図3に図2（1）で示した金型にて押圧されたバンプを介して二つの部材を圧着接合する様子を真横から見た図を示す。同図中の305'は金型にて押圧された後のバンプ、306はバンプが形成された第二の部材、302は第二の部材と接合する第一の部材、305''は第一の部材と第二の部材を圧着接合した後のバンプである。図3において、第一の部材301は押圧荷重を受けてバンプ305'に接触し、バンプ305'は押し潰されて第一の部材301と第二の部材306が電気的もしくは熱的に接続される。
【００１６】
本発明では金型にて押圧することにより全てのバンプ表面を粗面化することを特徴としている。そのために、図２に示すように、本発明の金型の押圧面202には、ヘアライン仕上げや網目模様の形成によって微小な凹凸形状203が設けられている。
【００１７】
そこで、図1に示すように、押圧面103に微小な凹凸形状104を有する金型101を用いてバンプ105を押圧すると、金型101の微小な凹凸形状104がバンプ105の表面に転写され、全てのバンプ105の表面は粗面化される。このとき、バンプ高さがほぼ均一になるように押圧することが望ましい。その後、図3に示すように、本発明の金型による押圧後のバンプ305'を介して第一の部材302と第二の部材306を圧着接合する場合、従来に比べて、バンプ305'が第一の部材302と接触する時の接触面積が増加し、接続抵抗が低下する。また、バンプ表面に微小な凹凸形状304'が連続して形成されているため、従来に比べて、バンプ高さのばらつきを吸収できる。その結果、バンプ305''を介した部材間の接合強度が増大し、信頼性の高い電気的接続が可能となる。また、接合時のバンプと部材の接触面積が増加するので、従来よりも優れた放熱特性を確保することができる。
【００１８】
なお、ここでは、図2（1）に示す形状の金型にて押圧したバンプを用いる場合について説明したが、図2（2）に示す形状の金型にて押圧したバンプを介して二つの部材を圧着接合する場合も、同様に信頼性の高い電気的接続および放熱特性の優れた熱的接続が得られることは明らかである。さらに、金型の押圧面形状はこれらに限定されるわけではなく、連続した微小な凹凸形状をバンプ表面に転写することによって粗面化できるような形状であればよい。
【００１９】
また、本発明の金型の押圧面におけるヘアライン仕上げや網目模様の形成は、切削・研磨等の機械加工により実現されるが、シボ加工やブラスト処理によって形成してもよい。
【００２０】
加えて、本実施例において、金型によってバンプ表面を所望の表面粗さに粗面化する際、熱あるいは超音波振動を印加しながらバンプを押圧すると、バンプ剛性の低下により比較的小さい荷重で押圧でき、さらにバンプを介した部材間の接合強度が増すため、より信頼性の高い電気的接続および放熱特性の優れた熱的接続が得られる。
【実施例２】
【００２１】
図4に本発明の第二の実施例において、金型にて押圧することによりバンプ表面を粗面化する様子を真横から見た図を示す。同図中の401は従来のタンピングツール、407は本発明の金型、405'は従来のタンピングツールにより押圧されたバンプ、405''は本発明の金型により押圧されたバンプを示している。
【００２２】
第一の実施例では、図２に示す金型を用い、形成したままの初期状態のバンプを直接押圧して、表面が粗面化されたバンプを形成する場合について説明した。しかし、この場合、初期状態のそれぞれのバンプは、頂点の高さだけでなく、押圧方向の断面形状および押圧方向と垂直な断面形状が大きく異なっており、さらに押圧により変形する部位の体積も揃っていないため、金型による押圧後にわずかにバンプ高さが揃わない場合が生じ得る。そこで、本実施例では、まず、従来のタンピングツール401によりバンプ405を押圧し、一旦、バンプ405の高さをほぼ均一に揃えておく（図4（b））。次に、高さの揃ったバンプ405'を図2（1）に示す金型にて押圧し、全てのバンプ表面を粗面化する（図4（c））。このように、あらかじめ従来のタンピングツールを用いて全てのバンプ高さを揃えておくと、本発明の金型で押圧する際、押圧荷重に偏りが無くなるため、押圧後に高さがほぼ均一で、表面が粗面化されたバンプ405''を形成することができる。
【００２３】
その結果、バンプ405''を介した部材間の接合強度はさらに増大し、より信頼性の高い電気的接続が可能となる。また、接合時のバンプと部材の接触面積がさらに増加するので、第一の実施例よりも優れた放熱特性を確保することができる。
【００２４】
なお、第一の実施例と同様に、図2（1）に示す形状の金型にて押圧したバンプを用いる場合について説明したが、図2（2）に示す形状の金型にて押圧したバンプを介して二つの部材を圧着接合する場合も、より信頼性の高い電気的接続および放熱特性の優れた熱的接続が得られることは明らかである。
【００２５】
さらに、本実施例においても、金型によってバンプ表面を所望の表面粗さに粗面化する際、熱あるいは超音波振動を印加しながらバンプを押圧すると、バンプ剛性の低下により比較的小さい荷重で押圧でき、さらにバンプを介した部材間の接合強度が増すため、より信頼性の高い電気的接続および放熱特性の優れた熱的接続が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第一の実施例によりバンプ表面を粗面化する方法を示した図である。
【図２】本発明の金型の形状例を示した図である。
【図３】本発明の第一の実施例おいて、二つの部材を接合する様子を示した図である。
【図４】本発明の第二の実施例によりバンプ表面を粗面化する方法を示した図である。
【図５】従来のレベリングの様子を示した図である。
【図６】従来のタンピングツールを示した図である。
【図７】従来のバンプを介して、二つの部材を接合する様子を示した図である。
【符号の説明】
【００２７】
101、201、407  金型
102、202、301、408、701  押圧荷重
103、303、404、504、602、703  押圧面
104、203、409  微小な凹凸形状（金型側）
104'、304'、409'  微小な凹凸形状（バンプ側）
105、405、505  レベリング前のバンプ（初期状態のバンプ）
105'、305'、405'、405''、704'、704''  レベリング後のバンプ
106、306、406、506、705  第二の部材
302、702  第一の部材
401、501、601  従来のタンピングツール
402、 502  ホーン
403、503  キャピラリー固定ビス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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